DE19940647A1 - Methods for the detection and quantification of biopolymers in a liquid - Google Patents

Methods for the detection and quantification of biopolymers in a liquid

Info

Publication number
DE19940647A1
DE19940647A1 DE19940647A DE19940647A DE19940647A1 DE 19940647 A1 DE19940647 A1 DE 19940647A1 DE 19940647 A DE19940647 A DE 19940647A DE 19940647 A DE19940647 A DE 19940647A DE 19940647 A1 DE19940647 A1 DE 19940647A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electrode
biopolymers
voltage
measured
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19940647A
Other languages
German (de)
Other versions
DE19940647C2 (en
Inventor
Wolf Bertling
Juergen Schuelein
Joerg Hassmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
November AG Novus Medicatus Bertling Gesellschaft fuer Molekular Medizin
Original Assignee
November AG Novus Medicatus Bertling Gesellschaft fuer Molekular Medizin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE19940647A priority Critical patent/DE19940647C2/en
Application filed by November AG Novus Medicatus Bertling Gesellschaft fuer Molekular Medizin filed Critical November AG Novus Medicatus Bertling Gesellschaft fuer Molekular Medizin
Priority to CA002382898A priority patent/CA2382898A1/en
Priority to DE50012493T priority patent/DE50012493D1/en
Priority to AU74029/00A priority patent/AU7402900A/en
Priority to EP00962215A priority patent/EP1208239B1/en
Priority to AT00962215T priority patent/ATE321884T1/en
Priority to PCT/DE2000/002757 priority patent/WO2001016361A2/en
Priority to JP2001520906A priority patent/JP2003527574A/en
Publication of DE19940647A1 publication Critical patent/DE19940647A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19940647C2 publication Critical patent/DE19940647C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • G01N33/5438Electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6816Hybridisation assays characterised by the detection means
    • C12Q1/6825Nucleic acid detection involving sensors

Abstract

The invention relates to a method for detecting and quantifying first biopolymers (1) that are located in a liquid. Second biopolymers (2) having a specific affinity towards the first biopolymers (1) to be detected are bound to the surface of a first electrode (E1). The first and at least one second electrode are dipped into the liquid. The inventive method comprises the following steps: a) applying a changeable voltage and/or a changeable current over the first (E1) and second electrode (E2) and b) measuring the direct change of voltage and/or current, whereby said change is the result of the accumulation of the first biomolecules (1) to the second biomolecules (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis und zur Quantifizierung von in einer Flüssigkeit befindlichen ersten Biopolymeren.The invention relates to a method for detection and Quantification of first in a liquid Biopolymers.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, Polynukleotidse­ quenzen, wie DNA, durch voltammetrische Verfahren nachzuwei­ sen. Dazu wird in der US 5,312,572 vorgeschlagen, redoxaktive Moleküle der Lösung zuzusetzen. Diese Moleküle binden im Fal­ le der Hybridisierung an das aus den Polynukleotidsequenzen gebildete doppelsträngige Molekül. Das redoxaktive Molekül bewirkt ein meßbares Redoxsignal.It is known in the art to use polynucleotides sequences, such as DNA, can be detected by voltammetric methods sen. For this purpose, US 5,312,572 proposes redox-active Add molecules to the solution. These molecules bind in the fall le of hybridization to that from the polynucleotide sequences formed double-stranded molecule. The redox-active molecule causes a measurable redox signal.

Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der US 5,871,918 be­ kannt.A similar method is also known from US 5,871,918 knows.

Aus der WO 96/01836 ist ein sogenannter Chip zum Nachweis von Polynukleotidsequenzen bekannt. Auf dem Chip sind eine Viel­ zahl miniaturisierter Reaktionskavitäten vorgesehen. In jedem der Reaktionskavitäten ist eine besondere Polynukleotidse­ quenz gebunden. Beim Eintauchen des Chips in die eine nachzu­ weisende Polynukleotidsequenz enthaltende Lösung kommt es zur Hybridisierung mit einer der besonderen Polynukleotidsequen­ zen. Die Hybridisierung wird mittels Fluoreszenz nachgewie­ sen.WO 96/01836 describes a so-called chip for the detection of Polynucleotide sequences known. There are a lot on the chip number of miniaturized reaction cavities provided. In each the reaction cavity is a special polynucleotide quenz bound. When dipping the chip into one pointing solution containing polynucleotide sequence Hybridization with one of the special polynucleotide sequences Zen. The hybridization is verified by means of fluorescence sen.

Auch die WO 95/12808 betrifft ein Nachweisverfahren mittels Chip. Dabei wird über den Chip nach Art einer Elektrode eine Spannung angelegt. Geladene in der Lösung befindliche Polynu­ kleotidsequenzen können damit an der Oberfläche des Chips bzw. an den dort vorgesehenen miniaturisierten Reaktionsgefä­ ßen angereichert werden. WO 95/12808 also relates to a detection method using Chip. Here, a chip is placed over the chip like an electrode Voltage applied. Loaded polynu in solution Kleotide sequences can thus be found on the surface of the chip or on the miniaturized reaction vessels provided there be enriched.  

Die Verfahren nach dem Stand der Technik sind aufwendig. Sie erfordern den Zusatz besonderer redoxaktiver Moleküle oder das Vorsehen aufwendig herzustellender Chips. Eine exakte Quantifizierung der nachzuweisenden Biopolymere ist mit den bekannten Verfahren nicht möglich. Es ist meist eine optische Detektion erforderlich. Das erhöht den apparativen Aufwand.The prior art methods are complex. she require the addition of special redox-active molecules or the provision of complex chips. An exact one Quantification of the biopolymers to be detected is with the known methods not possible. It is mostly an optical one Detection required. This increases the expenditure on equipment.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst einfach und kostengünstig durchführbares Verfahren zum Nach­ weis und zur Quantifizierung von in einer Flüssigkeit befind­ lichen Biopolymeren angegeben werden.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art of technology to eliminate. In particular, it should be as possible simple and cost-effective procedure for after white and for the quantification of in a liquid Liche biopolymers are specified.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2-14.This object is solved by the features of claim 1. Appropriate configurations result from the features of claims 2-14.

Nach Maßgabe der Erfindung wird zum Nachweis und zur Quanti­ fizierung von in einer Flüssigkeit befindlichen ersten Biopo­ lymeren ein Verfahren vorgeschlagen, wobei zweite zu den nachzuweisenden ersten Biopolymeren eine spezifische Affini­ tät besitzende Biopolymere an die Oberfläche einer ersten Elektrode gebunden sind und wobei die erste und mindestens eine zweite Elektrode mit der Flüssigkeit im Kontakt sind, mit folgenden Schritten:
In accordance with the invention, a method is proposed for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid, second biopolymers having a specific affinity for the first biopolymers to be detected being bound to the surface of a first electrode and the first and at least a second electrode is in contact with the liquid, with the following steps:

  • a) Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms über der ersten und der zweiten Elektrode unda) Applying a voltage and / or a current across the first and second electrodes and
  • b) Messung einer durch die Anlagerung der ersten Biomolekü­ le an die zweiten Biomoleküle bedingten Änderung der Spannung und/oder des Stroms.b) measurement of one by the attachment of the first biomolecule le to the second biomolecule-related change in Voltage and / or current.

Das vorgeschlagene Verfahren ist einfach und schnell durch­ führbar. Das Vorsehen besonderer redoxaktiver Moleküle ent­ fällt. Es ist insbesondere auch eine Quantifizierung der in der Flüssigkeit enthaltenden nachzuweisenden ersten Biopoly­ mere möglich.The proposed procedure is quick and easy feasible. The provision of special redox-active molecules ent falls. In particular, it is also a quantification of the in the liquid to be detected first biopoly possible.

Die angelegte Spannung bzw. der Strom können veränderlich sein.The applied voltage or current can vary his.

Beim Schritt lit. b kann ein Gleichspannungssignal gemessen werden, wobei die Messung vorteilhafterweise als zyklovoltam­ metrische Messung geführt wird. In diesem Fall werden die Re­ doxprozesse der an den zweiten Biopolymeren angelagerten er­ sten Biopolymere und der Faradayische Elektronentransfer durch die Oberfläche der ersten Elektrode bei einer vorgege­ benen Spannung oder in einem vorgegebenen Spannungsbereich genutzt.At step lit. b can measure a DC voltage signal be, the measurement advantageously as cyclovoltam metric measurement is performed. In this case, the Re DOX processes of those attached to the second biopolymer most biopolymers and Faraday electron transfer through the surface of the first electrode at a given one voltage or within a specified voltage range used.

Zum Nachweis und zur Quantifizierung des ersten Biopolymers wird vorteilhafterweise der gemessene Strom bzw. die gemesse­ ne Spannung über der Zeit aufgetragen und mindestens über ei­ nem Peak integriert. Die Integration erfolgt zweckmäßigerwei­ se unter Abzug des Untergrunds. Aus dem sich bei der Integra­ tion ergebenden Wert kann die durch die Anlagerung der ersten Biopolymere übertragene Ladungsmenge ermittelt werden. Daraus läßt sich auf die Zahl der angelagerten ersten Biopolymere schließen. Es ist eine Eichung möglich. Die Konzentration der nachzuweisenden ersten Biopolymere in der Flüssigkeit kann bestimmt werden. Das vorgeschlagene Verfahren ist besonders einfach, weil hier - wie bei der herkömmlichen zyklischen Voltammetrie - nur zwischen der ersten Elektrode und einer Referenzelektrode zyklisch eine lineare Spannungsrampe durch­ fahren wird. Der Stromfluß kann über eine dritte Elektrode bzw. eine Gegenelektrode gemessen werden. Beim Auftragen des gemessenen Stroms bzw. der gemessenen Spannung über der Zeit sind charakteristische Peaks beobachtbar, die der Anlagerung bzw. Adsorption sowie einer Desorption der ersten Biopoymere zugeordnet werden können.For the detection and quantification of the first biopolymer the measured current or the measured is advantageously ne voltage plotted against time and at least over egg integrated into a peak. The integration is conveniently done deducting the surface. From which at Integra tion resulting from the addition of the first Biopolymers transferred charge amount can be determined. Out of it can be counted on the number of attached first biopolymers conclude. Calibration is possible. The concentration of first biopolymers to be detected in the liquid be determined. The proposed method is special simply because here - like the conventional cyclical Voltammetry - only between the first electrode and one Cyclically through a linear voltage ramp will drive. The current can flow through a third electrode or a counter electrode can be measured. When applying the  measured current or measured voltage over time characteristic peaks are observable, those of the attachment or adsorption and desorption of the first biopolymers can be assigned.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, phasensensitiv ein Wechselstromsignal zu messen. Die Anlagerung der ersten Bio­ polymere an die an der ersten Elektrode endständig gebundenen zweiten Biopolymere verursacht eine Änderung der durch die Anlagerung und Abstoßung der geladenen Biopolymere bedingten Doppellagenkapazität. Die vorgeschlagene phasensensitive Mes­ sung ermöglicht die Ermittlung des kapazitiven Anteils des Wechselstromsignals. Die Kenntnis des kapazitiven Anteils läßt auf die Konzentration des nachzuweisenden ersten Biopo­ lymers in der Flüssigkeit schließen.Another embodiment is phase-sensitive Measure AC signal. The deposit of the first bio polymers to those bound to the first electrode second biopolymers caused a change in through the Accumulation and rejection of the charged biopolymers Double layer capacity. The proposed phase sensitive measurement solution enables the determination of the capacitive portion of the AC signal. Knowing the capacitive portion leaves on the concentration of the first biopo to be detected Close lymers in the liquid.

Es ist in diesem Zusammenhang möglich, das Wechselstromsignal einem zyklischen Gleichstromsignal aufzuprägen. Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Impedanz ge­ messen, indem die voltammetrischen Signale bei variierender Frequenz gemessen werden. Das ermöglicht eine unmittelbare Quantifizierung des Bedeckungsgrades mit nachzuweisenden er­ sten Biopolymeren auf der Oberfläche der ersten Elektrode.It is possible in this context, the AC signal a cyclic DC signal. After a further embodiment of the method, the impedance is ge measure by the voltammetric signals with varying Frequency can be measured. That enables an immediate Quantification of the degree of coverage with verifiable most biopolymers on the surface of the first electrode.

Vorteilhaft ist es, vor dem Schritt lit. a die ersten Biopo­ lymere durch Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms an der Oberfläche der ersten Elektrode anzureichern. Besonders wirkungsvoll ist die Anreicherung, wenn dabei zyklisch umge­ polt wird. Dadurch werden nicht zu den zweiten Biopolymeren komplementäre Moleküle von der Oberfläche abgestoßen.It is advantageous to have lit. a the first biopo polymers by applying a voltage and / or a current enrich the surface of the first electrode. Especially Enrichment is effective when cyclically reversed is poled. This does not make it the second biopolymer complementary molecules repelled from the surface.

Nach einem weiterem Ausgestaltungsmerkmal ist vorgesehen, daß die erste Elektrode mit dem daran angereicherten ersten Bio­ molekülen aus der Flüssigkeit entfernt und, ggf. nach Ausfüh­ ren eines Waschschritts, zur Messung mit einer definierten Meßlösung in Kontakt gebracht. Dadurch können störende Ein­ flüsse durch in der Flüssigkeit eventuell befindliche weitere elektrochemisch wirksame Spezies weitgehend unterdrückt wer­ den. Es findet gewissermaßen eine der Messung vorgeschaltete Aufreinigung statt.According to a further design feature, it is provided that the first electrode with the enriched first bio molecules removed from the liquid and, if necessary, after execution  ren a washing step, for measurement with a defined Solution brought into contact. This can cause annoying on flows through others that may be in the liquid electrochemically active species largely suppressed who the. In a way, it finds one upstream of the measurement Purification instead.

Das zweite Biopolymer ist zweckmäßigerweise mit einem Ende kovalent oder über einen Linker an die Oberfläche der ersten Elektrode gebunden. Selbstverständlich können zur Bindung auch Spacermoleküle zwischengeschaltet sein. Die erste Elek­ trode ist zweckmäßigerweise aus einem der folgenden Materia­ lien hergestellt: Kunststoff, Keramik, Glas oder Metall. Ins­ besondere Polycarbonate und Gold haben sich als Elektrodenma­ terialien als besonders vorteilhaft erwiesen.The second biopolymer is advantageously with one end covalently or via a linker to the surface of the first Electrode bound. Of course, for binding spacer molecules can also be interposed. The first elec trode is expediently from one of the following materials lien manufactured: plastic, ceramic, glass or metal. Ins special polycarbonates and gold have become electrode dimensions materials proven to be particularly advantageous.

Unter den ersten und den zweiten Biopolymeren werden hier insbesondere Proteine, Peptide, DNA, RNA und dgl. verstanden. Das erste Biopolymer kann insbesondere eine zum zweiten Bio­ polymer komplementäre einzelstränige DNA oder RNA sein. Beim Schritt lit. b wird also vorzugsweise die durch die Hybridi­ sierung der vorgenannten Biopolymere bedingte Änderung der Spannung und/oder des Stroms gemessen.Among the first and second biopolymers are here especially understood proteins, peptides, DNA, RNA and the like. The first biopolymer can in particular be a second bio polymeric complementary single-stranded DNA or RNA. At the Step lit. b is therefore preferably the hybridi sation of the aforementioned biopolymers Voltage and / or current measured.

Das Verfahren wird anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Dazu zeigen dieThe method is explained in more detail using exemplary embodiments purifies. The show

Fig. 1 ein zyklisches Voltammogramm und Fig. 1 is a cyclic voltammogram and

Fig. 2 die Änderung des Wechselstroms aufgetragen über der Frequenz und Fig. 2 shows the change in the alternating current plotted against the frequency and

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Messaufbaus. Fig. 3 is a schematic view of a measurement setup.

Beispiel 1: Gleichspannung-Voltammetrische MessungExample 1: DC voltage-voltammetric measurement

Ein human growth hormon (HGH1) ist mit seinem 5'-Enden an ei­ ne aus Polycarbonat/Kohlefaser hergestellte ersten Elektrode E1 bzw. Arbeitselektrode gebunden. Die erste Elektrode E1 taucht in eine Lösung ein, die 5 fM/µl eines komplementären human growth hormons (HGH1 comp.), 80 mM TBE Puffer und 100 mM NaCl Leitsalz enthält.A human growth hormone (HGH1) has 5 'ends at the egg ne first electrode made of polycarbonate / carbon fiber E1 or working electrode bound. The first electrode E1 immersed in a solution containing 5 fM / µl of a complementary human growth hormones (HGH1 comp.), 80 mM TBE buffer and 100 mM Contains sodium chloride.

Eine Spannung wird linear mit einer Änderungsrate von 10 mV/s von 0 auf 1.3 V erhöht, dann zurück bis -1.3 V und schließlich wieder bis auf 0 V gefahren. Das dabei gemessene zyklische Voltammogramm ist in Fig. 1 gezeigt. Es sind zwei Peaks zu erkennen. Beim anodischen Potentialdurchlauf tritt ein erster Peak P1 bei U = 749.5 mV gegen Ag/AgCl auf, beim kathodischen Potentialdurchlauf ergibt sich ein zweiter Peak P2 bei U = - 864.3 mV gegen Ag/AgCl. Diese Peaks treten nur auf, wenn sich zu den auf der Oberfläche der Elektrode fixierten ersten Bio­ polymeren komplementäre zweite Biopolymere in der Lösung be­ finden. Die Peaks P1, P2 sind ausschließlich auf Redoxprozes­ se zurückzuführen, die im vorliegenden Beispiel durch Hybri­ disation von HGH1 mit HGH1 comp. bedingt sind. Der im anodi­ schen Bereich befindliche erste Peak P1 ist die Folge eines Redoxprozesses, der durch die Adsorption bzw. Anlagerung von HGH1 an HGH1 comp. bedingt ist. Der im kathodischen Bereich beobachtbare zweite Peak P2 kann mit der einer Desorption der hybridisierten Nukleinsäuren in Verbindung gebracht werden. Die zeitliche Integration des ersten Peaks P1 entspricht der durch die Elektrodenoberfläche transportierten Ladungsmenge. Daraus kann auf das Maß der Hybridisation auf der Oberfläche der ersten Elektrode geschlossen werden.A voltage is increased linearly with a change rate of 10 mV / s from 0 to 1.3 V, then back to -1.3 V and finally to 0 V again. The cyclic voltammogram measured here is shown in FIG. 1. Two peaks can be seen. During the anodic potential run, a first peak P1 occurs at U = 749.5 mV against Ag / AgCl, while the cathodic potential run results in a second peak P2 at U = - 864.3 mV against Ag / AgCl. These peaks only occur if there are second biopolymers complementary to the first biopolymer fixed on the surface of the electrode. The peaks P1, P2 are exclusively due to redox processes, which in the present example are hybridization of HGH1 with HGH1 comp. are conditional. The first peak P1 located in the anodic area is the result of a redox process which is caused by the adsorption or attachment of HGH1 to HGH1 comp. is conditional. The second peak P2 which can be observed in the cathodic region can be associated with that of a desorption of the hybridized nucleic acids. The temporal integration of the first peak P1 corresponds to the amount of charge transported through the electrode surface. The degree of hybridization on the surface of the first electrode can be concluded from this.

Beispiel 2: Wechselstrom-Voltammetrische MessungExample 2: AC voltammetric measurement

Es wird dieselbe Elektrode und Lösung wie im Beispiel 1 ver­ wendet.The same electrode and solution as in Example 1 are used turns.

Ein Gleichspannungsscan von 0 V bis 1 V gegen Ag/AgCl wird an­ gelegt und dieser Gleichspannung wird eine Wechselspannung von 250 Hz überlagert. Der Wechselstrom wird in einer Phasen­ verschiebung von 90° zur Wechselspannung gemessen. Ist die erste Elektrode mit zu den in der Lösung befindlichen nachzu­ weisenden ersten Biopolymeren komplementären zweiten Biopoly­ meren belegt, so ergibt sich der in Fig. 2 gezeigte ein Peak bei 250 mV. Dieser Peak ist durch eine Kapazitätsänderung be­ dingt, die durch den Transport negativer Ladungen an die Oberfläche der ersten Elektrode bei der Hybridisation hervor­ gerufen wird. Die Änderung in der Doppellagenkapazität resul­ tiert in einem kapazitiven Stromfluß, der durch phasensensi­ tive Messung des Wechselstromanteils detektiert werden kann. Die obere Kurve zeigt das Wechselstromsignal bei unbelegter erster Elektrode. Ein Peak ist hier nicht beobachtbar.A DC voltage scan from 0 V to 1 V against Ag / AgCl is applied and an AC voltage of 250 Hz is superimposed on this DC voltage. The alternating current is measured in a phase shift of 90 ° to the alternating voltage. If the first electrode is coated with second biopolymers which are complementary to the first biopolymers to be detected in the solution, the result shown in FIG. 2 is a peak at 250 mV. This peak is caused by a change in capacitance which is caused by the transport of negative charges to the surface of the first electrode during the hybridization. The change in the double-layer capacitance results in a capacitive current flow, which can be detected by phase-sensitive measurement of the AC component. The upper curve shows the AC signal when the first electrode is not used. A peak cannot be observed here.

In Fig. 3 ist schematisch der Meßaufbau gezeigt. In eine Flüssigkeit tauchen eine erste Elektrode E1, eine zweite Elektrode E2 und eine dritte Elektrode E3 ein. Die erste Elektrode E1 ist die Arbeitselektrode. Daran sind zweite Bio­ polymere, z. B. DNA, mittels eines Linkers kovalent gebunden. In der Flüssigkeit befinden sich erste Biopolymere (1), die komplementär zu den zweiten Biopolymeren (2) sind. Die zweite Elektrode (E2) dient als Gegenelektrode, die dritte Elektrode (E3) als Referenzelektrode.In Fig. 3 the measurement setup is shown schematically. A first electrode E1, a second electrode E2 and a third electrode E3 are immersed in a liquid. The first electrode E1 is the working electrode. There are second bio polymers, e.g. B. DNA, covalently bound by means of a linker. The liquid contains first biopolymers ( 1 ) that are complementary to the second biopolymers ( 2 ). The second electrode (E2) serves as the counter electrode, the third electrode (E3) as the reference electrode.

Das folgende Sequenzprotokoll gibt die Sequnez von HDH1 wie­ der. The following sequence listing gives the Sequnez of HDH1 as the.  

SEQUENZPROTOKOLL SEQUENCE LOG

Claims (14)

1. Verfahren zum Nachweis und zur Quantifizierung von in einer Flüssigkeit befindlichen ersten Biopolymeren (1), wobei zweite zu den nachzuweisenden ersten Biopolymeren (1) eine spezifische Affinität besitzende Biopolymere (2) an die Ober­ fläche einer ersten Elektrode (E1) gebunden sind und wobei die erste und mindestens eine zweite Elektrode (E2) mit der die Flüssigkeit im Kontakt sind, mit folgenden Schritten:
  • a) Anlegen einer Spannung und/oder eines Stroms über der ersten (E1) und der zweiten Elektrode (E2) und
  • b) Messung einer durch die Anlagerung der ersten Biopolyme­ re (1) an die zweiten Biopolymere (2) bedingten Änderung der Spannung und/oder des Stroms.
1. A method for the detection and quantification of first biopolymers ( 1 ) located in a liquid, second biopolymers ( 2 ) having a specific affinity for the first biopolymers ( 1 ) to be detected being bound to the surface of a first electrode (E1) and The first and at least one second electrode (E2) with which the liquid is in contact, with the following steps:
  • a) applying a voltage and / or a current across the first (E1) and the second electrode (E2) and
  • b) Measurement of a change in the voltage and / or the current caused by the attachment of the first biopolyme re ( 1 ) to the second biopolymer ( 2 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Schritt lit. b ein Gleichspannungssignal gemessen wird.2. The method according to claim 1, wherein in step lit. b a DC signal is measured. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Messung als zyklo­ voltammetrische Messung geführt wird.3. The method according to claim 2, wherein the measurement as a cyclo voltammetric measurement is performed. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei zum Nachweis und zur Quantifizierung des ersten Biopolymers (1) der gemessene Strom bzw. die gemessene Spannung über der Zeit aufgetragen und über mindestens einem Peak integriert wird.4. The method according to claim 2 or 3, wherein for the detection and quantification of the first biopolymer ( 1 ) the measured current or the measured voltage is plotted over time and integrated over at least one peak. 5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Wechselstromsignal phasensensitiv gemessen wird.5. The method of claim 1, wherein an AC signal is measured in a phase-sensitive manner. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Wechselstromsignal einem zyklischen Gleichstomsignal aufgeprägt ist. 6. The method of claim 5, wherein the AC signal a cyclic DC signal is impressed.   7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impedanz gemessen wird, indem die voltammetrischen Signale bei variierender Frequenz gemessen werden.7. The method of claim 1, wherein the impedance is measured by changing the voltammetric signals Frequency can be measured. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Schritt lit. a die ersten Biopolymere (1) durch Anle­ gen einer Spannung und/oder eines Stroms an der Oberfläche der ersten Elektrode (E1) angereichert werden.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein lit. a the first biopolymers ( 1 ) are enriched by applying a voltage and / or a current to the surface of the first electrode (E1). 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zyklisch umgepolt wird.9. The method according to claim 8, wherein the polarity is reversed cyclically. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die erste Elek­ trode (E1) mit den daran angereicherten ersten Biomolekülen (1) aus der Flüssigkeit entfernt und zur Messung mit einer definierten Meßlösung in Kontakt gebracht wird.10. The method according to claim 8 or 9, wherein the first electrode (E1) with the enriched first biomolecules ( 1 ) is removed from the liquid and brought into contact with a defined measurement solution for measurement. 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Biopolymer (2) mit einem Ende kovalent oder über einen Linker an die Oberfläche der ersten Elektrode (E1) ge­ bunden ist.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the second biopolymer ( 2 ) with one end covalently or via a linker to the surface of the first electrode (E1) is bound. 12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die erste Elektrode (E1) aus einem der folgenden Materialien hergestellt ist:
Kunststoff, Keramik, Glas, Metall.
12. The method according to claim 11, wherein the first electrode (E1) is made of one of the following materials:
Plastic, ceramics, glass, metal.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Biopolymer (1) eine zum zweiten Bioplymer (2) kom­ plementäre einzelsträngige DNA oder RNA ist.13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first biopolymer ( 1 ) is a complementary to the second biopolymer ( 2 ) single-stranded DNA or RNA. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei beim Schritt lit. b die durch die Hybridisierung der Biopolymere (1, 2) bedingte Änderung der Spannung und/oder des Stroms gemessen wird.14. The method according to claim 13, wherein in step lit. b the change in voltage and / or current caused by the hybridization of the biopolymers ( 1 , 2 ) is measured.
DE19940647A 1999-08-26 1999-08-26 Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid Expired - Fee Related DE19940647C2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19940647A DE19940647C2 (en) 1999-08-26 1999-08-26 Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid
DE50012493T DE50012493D1 (en) 1999-08-26 2000-08-12 METHOD FOR DETECTING AND QUANTIFYING IN A LIQUID FIRST BIOPOLYMERS
AU74029/00A AU7402900A (en) 1999-08-26 2000-08-12 Method for detecting and quantifying first biopolymers that are located in a liquid
EP00962215A EP1208239B1 (en) 1999-08-26 2000-08-12 Method for detecting and quantifying first biopolymers that are located in a liquid
CA002382898A CA2382898A1 (en) 1999-08-26 2000-08-12 Method for detecting and quantifying first biopolymers that are located in a liquid
AT00962215T ATE321884T1 (en) 1999-08-26 2000-08-12 METHOD FOR DETECTING AND QUANTIFYING FIRST BIOPOLYMERS IN A LIQUID
PCT/DE2000/002757 WO2001016361A2 (en) 1999-08-26 2000-08-12 Method for detecting and quantifying first biopolymers that are located in a liquid
JP2001520906A JP2003527574A (en) 1999-08-26 2000-08-12 Method for detecting and quantifying first biopolymer in liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19940647A DE19940647C2 (en) 1999-08-26 1999-08-26 Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19940647A1 true DE19940647A1 (en) 2001-03-01
DE19940647C2 DE19940647C2 (en) 2002-11-28

Family

ID=7919780

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19940647A Expired - Fee Related DE19940647C2 (en) 1999-08-26 1999-08-26 Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid
DE50012493T Expired - Lifetime DE50012493D1 (en) 1999-08-26 2000-08-12 METHOD FOR DETECTING AND QUANTIFYING IN A LIQUID FIRST BIOPOLYMERS

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE50012493T Expired - Lifetime DE50012493D1 (en) 1999-08-26 2000-08-12 METHOD FOR DETECTING AND QUANTIFYING IN A LIQUID FIRST BIOPOLYMERS

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1208239B1 (en)
JP (1) JP2003527574A (en)
AT (1) ATE321884T1 (en)
AU (1) AU7402900A (en)
CA (1) CA2382898A1 (en)
DE (2) DE19940647C2 (en)
WO (1) WO2001016361A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210051A1 (en) * 2002-03-07 2003-10-09 Siemens Ag Device for the electrochemical detection of a nucleotide sequence, analysis cassette for such a device and method for producing such an analysis cassette
DE102004017750A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-27 Flechsig, Gerd-Uwe, Dr. rer. nat. Array of heatable electrodes and chemical and biochemical analysis

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10329820B3 (en) * 2003-06-26 2005-01-13 Technische Universität Dresden Biochip with cells, target DNA and electrodes connected to switching transistors, employs thin film transistor technology and organic semiconductor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5312527A (en) * 1992-10-06 1994-05-17 Concordia University Voltammetric sequence-selective sensor for target polynucleotide sequences
WO1998002399A1 (en) * 1996-07-12 1998-01-22 Wolf Bertling Method and device for purifying and enriching molecules

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9206671D0 (en) * 1992-03-27 1992-05-13 Cranfield Biotech Ltd Electrochemical detection of dna hybridisation
US5871918A (en) * 1996-06-20 1999-02-16 The University Of North Carolina At Chapel Hill Electrochemical detection of nucleic acid hybridization
US5567301A (en) * 1995-03-01 1996-10-22 Illinois Institute Of Technology Antibody covalently bound film immunobiosensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5312527A (en) * 1992-10-06 1994-05-17 Concordia University Voltammetric sequence-selective sensor for target polynucleotide sequences
WO1998002399A1 (en) * 1996-07-12 1998-01-22 Wolf Bertling Method and device for purifying and enriching molecules

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10210051A1 (en) * 2002-03-07 2003-10-09 Siemens Ag Device for the electrochemical detection of a nucleotide sequence, analysis cassette for such a device and method for producing such an analysis cassette
DE10210051B4 (en) * 2002-03-07 2005-10-13 Siemens Ag Device for the electrochemical detection of a nucleotide sequence, analysis cassette for such a device and method for producing such an analysis cassette
US7358081B2 (en) 2002-03-07 2008-04-15 Siemens Aktiengesellschaft Devices for the electrochemical detection of a nucleotide sequence, analysis cassettes, systems of analysis cassettes, supplemental modules, and methods for producing analysis cassettes
DE102004017750A1 (en) * 2004-04-06 2005-10-27 Flechsig, Gerd-Uwe, Dr. rer. nat. Array of heatable electrodes and chemical and biochemical analysis
DE102004017750B4 (en) * 2004-04-06 2006-03-16 Flechsig, Gerd-Uwe, Dr. rer. nat. Analysis array with heatable electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
DE19940647C2 (en) 2002-11-28
WO2001016361A2 (en) 2001-03-08
ATE321884T1 (en) 2006-04-15
WO2001016361A3 (en) 2002-04-04
CA2382898A1 (en) 2001-03-08
EP1208239B1 (en) 2006-03-29
EP1208239A2 (en) 2002-05-29
AU7402900A (en) 2001-03-26
DE50012493D1 (en) 2006-05-18
JP2003527574A (en) 2003-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005003911B4 (en) Method for measuring the concentration or concentration change of a redox-active substance and associated device
DE19960076C2 (en) Method and device for the detection and quantification of biomolecules
EP1518123B1 (en) Electrochemical detection method and device
DE3513168C2 (en)
DE102004042729B4 (en) Bio-chip with an electrode array on a substrate
EP1789811B1 (en) Biosensor array and method for detecting a sensor event
WO1999027367A1 (en) Device and method for detecting analytes
DE10049901C2 (en) Apparatus and method for electrically accelerated immobilization and for detection of molecules
EP1051621A1 (en) Method for analyzing a test sample by means of an electro-chemoluminescence bond reaction test
DE19940647C2 (en) Method for the detection and quantification of first biopolymers in a liquid
DE19938138C2 (en) Method and device for identifying a biopolymer sequence on solid surfaces
DE102005003910B4 (en) Electrochemical transducer array and its use
DE19927535B4 (en) Miniaturized analysis system with device for discharging substances
WO2001065246A1 (en) Quantifying target molecules contained in a liquid
DE10122659A1 (en) Biochip arrangement
WO2002031482A2 (en) Device and method for electrically accelerated immobilisation of molecules
DE10319155B4 (en) Electrically readable bonds of analyte molecules to immobilized probe molecules
DE10256415B3 (en) Transporting charged molecules in aqueous solution, useful in biosensors for DNA analysis, uses a sacrificial electrode to generate metal ions
DE10214719A1 (en) Sensor for the qualitative and quantitative determination of (bio) organic oligomers and polymers, analysis methods for this as well as methods for producing the sensor
DE102005029070B3 (en) Analytical compound separating and analytic substance detection, involves subjecting electrodes with uniform alternating voltage signal, measuring voltage and/or current values in electrodes to determine conductivity values
DE19749216C1 (en) Assay device containing electrolyte and sensor
DE102020114728A1 (en) BioFET SYSTEM
DE10065278A1 (en) Biochip accelerating macromolecule immobilization electrically, for detection or recognition, has electrically-conductive polymer coated onto electrodes
DE10330717A1 (en) Apparatus and method for detection of analyte
DE102005061487A1 (en) Method for the detection of analyte in the form of DNA and RNA fragments in an aqueous medium, comprises intruducing the analyte into a measuring volume and subjecting the measuring volume with high frequency by a pair of electrodes

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130301